CN116981258A - 一种铁电存储单元、存储器及电子设备 - Google Patents

一种铁电存储单元、存储器及电子设备 Download PDF

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CN116981258A CN202210399194.1A CN202210399194A CN116981258A CN 116981258 A CN116981258 A CN 116981258A CN 202210399194 A CN202210399194 A CN 202210399194A CN 116981258 A CN116981258 A CN 116981258A
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Abstract

本申请公开了一种铁电存储单元、存储器及电子设备，在铁电层一侧引入氧的阻挡层和氧的储蓄层，氧的储蓄层与铁电层相邻，氧的储蓄层包括导电氧化物，氧的阻挡层包括导电化合物，氧的阻挡层的电导率大于氧的储蓄层的电导率。导电氧化物可以减少氧原子扩散，控制器件中氧空位的数量不会过多，从而减少高温下氧空位在单侧电极聚集，降低氧空位连通击穿通路导致器件失效的情形；导电化合物可以与扩散的氧原子形成紧密的化学键，防止氧原子继续深入至电极进行扩散，把氧原子锁住在界面处，控制器件中氧空位的数量不会过多，从而减少高温下氧空位在单侧电极聚集，并降低氧空位连通击穿通路导致器件失效的情形，显著提升铁电存储单元的耐高温性和耐久性。

Description

一种铁电存储单元、存储器及电子设备
技术领域
本申请涉及存储技术领域，尤其涉及一种铁电存储单元、存储器及电子设备。
背景技术
大数据、互联网及物联网的飞速发展产生了海量数据，进而对数据存储器件的性能提出了更高的要求。在冯诺依曼架构下，计算机中的存储器可分为与计算单元频繁交换数据的内存(例如动态随机存储器(dynamic random access memory，DRAM))和远离计算单元的外部存储(例如NAND闪存)。DRAM具有高速读写的特点，但为易失性且需要频繁刷写来保持数据。NAND闪存虽然具有非易失性，但读写速度低，可擦写次数低。因此，在当前背景下，寻找同时具有非易失、高读写速度、低功耗的新型存储器件十分迫切且至关重要。
铁电随机存储器(ferroelectric random access memory，FeRAM)作为一种新型的存储器件，其核心是由金属-铁电材料-金属(metal-ferroelectric-metal，MFM)组成的一个金属-绝缘体-金属(metal-insulator-metal，MIM)的电容器结构，其原理是利用铁电材料电极化的取向可以被外电场改变的物理现象。当铁电材料作为MFM电容器的绝缘介质材料，由于内部电偶极子的取向会受电场影响而改变，进而会引起电容充放电，在感测放大器的作用下，这些微观物理现象能被识别从而实现“0”或“1”的存储状态。由于FeRAM在外加电场撤去后极化状态仍能保持，因此FeRAM具有非易失的特点。此外，铁电极化翻转主要来源于电偶极子反转，由于翻转速度快且产生焦耳热较小，还具有读写速度快和低功耗的优势。
对于FeRAM中的铁电材料，目前主要采用的锆酸铅(PbZrO3)和钛酸铅(PbTiO3)的混合物Pb(Zr，Ti)O3、钛酸钡(BaTiO3)等钙钛矿结构材料。但由于临界厚度的存在，这类铁电材料需要在一定厚度之上才能展现较稳定的铁电性，因此无法在先进制程的器件中使用，严重限制了其进一步的发展及应用。掺杂锆(Zr)元素的氧化铪(HfO2)(即铪锆氧(HZO))基材料自从被发现具有铁电性以来就受到广泛关注，其铁电性来源于晶格中氧离子的定向位移。此外，因为HZO基的铁电材料与互补金属氧化物半导体(Complementary Metal OxideSemiconductor，CMOS)工艺兼容且铁电性在10nm下仍能保持，所以有望运用在新型存储器件中并取代DRAM，实现高密度、高速和低功耗。
相比与传统铁电存储器，HZO存储器仍有若干不足，需要进一步改善来提升其耐高温性和耐久性(endurance)，特别是金属电极和铁电材料界面的缺陷，例如氧空位，会导致HZO基铁电材料中的觉醒(wakeup)、疲劳(fatigue)和击穿效应。这是因为制备过程中存在于金属电极和铁电材料界面的氧空位对铁电畴具有钉扎作用，抑制初始剩余极化强度Pr。氧空位的钉扎效应随着翻转次数增多而减弱，因此极化强度Pr逐渐增大。进一步进行极化翻转时，氧空位会促使非铁电相(M相)转换为铁电相(O相)，极化强度Pr进一步增大。但极化翻转过程中HZO中的氧离子逐渐脱出聚集在界面，使极化强度Pr开始降低，即疲劳效应，最后大量的氧空位形成导电通道导致器件击穿。因此，如何降低氧空位浓度是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种铁电存储单元、存储器及电子设备，用于降低铁电存储单元中的氧空位浓度。
第一方面，本申请提供的一种铁电存储单元，在铁电层的一侧引入至少一层第一氧的阻挡层和至少一层第一氧的储蓄层来改善电极与铁电层之间界面的结构，其中，至少一层第一氧的储蓄层与所述铁电层相邻，第一氧的储蓄层包括导电氧化物，第一氧的阻挡层包括导电化合物，第一氧的阻挡层的电导率大于第一氧的储蓄层的电导率。在铁电层的一侧引入至少一层第一氧的阻挡层和至少一层第一氧的储蓄层，一方面可以减少在铁电层一侧氧空位的生成，降低高温下产生的偏置电场，提高耐高温特性，另一方面在铁电层一侧不易形成氧空位缺陷通路，减少击穿的概率，提高耐久可靠性，因此可以有效改善存储保持能力(retention)和耐久性(endurance)的易于击穿问题。
在一种可能的实现方式中，在铁电层的另一侧也可以引入至少一层第二氧的阻挡层和/或至少一层第二氧的储蓄层来改善电极与铁电层之间界面的结构，一方面可以减少在铁电层另一侧氧空位的生成，降低高温下产生的偏置电场，提高耐高温特性，另一方面在铁电层另一侧不易形成氧空位缺陷通路，减少击穿的概率，提高耐久可靠性，因此可以有效改善存储保持能力和耐久性的易于击穿问题。具体地，可以包括：位于铁电层另一侧的至少一层第二氧的储蓄层；或，位于铁电层另一侧的至少一层第二氧的阻挡层；或，位于铁电层另一侧的至少一层第二氧的阻挡层和至少一层第二氧的阻挡层，至少一层第二氧的储蓄层与铁电层相邻；其中，第二氧的储蓄层包括导电氧化物，第二氧的阻挡层包括导电化合物，第二氧的阻挡层的电导率大于第二氧的储蓄层的电导率。
为了方便表述，下面统一将第一氧的储蓄层和第二氧的储蓄层称为氧的储蓄层，统一将第一氧的阻挡层和第二氧的阻挡层称为氧的储蓄层。
本申请提出通过插入氧的阻挡层和氧的储蓄层来优化界面的铁电存储单元，不仅可用于MFM结构中，还可以用于如金属-铁电体-绝缘体-半导体(metal-ferroelectric-insulator-semiconductor，MFIS)等其他结构中。本申请实施例可以应用于铁电存储器在高温下工作环境下需要频繁读写场景下的使用，铁电存储单元可落地于智能终端，如手机、平板、电脑等电子设备，进行程序和数据的保存、备份。
具体地，在铁电存储单元中插入的氧的储蓄层可以包括导电氧化物，导电氧化物可以减少铁电层中氧原子扩散，控制器件中氧空位的数量不会过多，从而减少高温下氧空位在单侧电极聚集，并降低氧空位连通击穿通路导致器件失效的情形，显著提升铁电存储单元的耐高温性和耐久性。
具体地，在铁电存储单元中插入的氧的阻挡层可以包括导电化合物，且氧的阻挡层的电导率一般大于氧的储蓄层的电导率，导电化合物可以与扩散的氧原子形成紧密的化学键，防止氧原子继续深入至电极进行扩散，把氧原子锁住在界面处，控制器件中氧空位的数量不会过多，从而减少高温下氧空位在单侧电极聚集，并降低氧空位连通击穿通路导致器件失效的情形，显著提升铁电存储单元的耐高温性和耐久性。
在一种可能的实现方式中，氧的阻挡层的电阻率可以控制在1×10-7Ω·m-1×10-3Ω·m量级，氧的储蓄层的电阻率可以控制在1×10-4Ω·m-1×104Ω·m量级。比较得知，氧的阻挡层的电阻率更接近于金属的电阻率，氧的储蓄层的电阻率会稍高一些，但是与真正的绝缘层(例如氧化硅(SiO2)和氧化铪(HfO2)等)的电阻率远大于1010Ω·m相比，无论是氧的阻挡层还是氧的储蓄层均可以认为具有导电特性。由于插入的氧的阻挡层和氧的储蓄层均具有导电特性，因此不会出现对铁电层分压的问题。
在一种可能的实现方式中，氧的储蓄层的材料可以包括但不限于氧化铌(Nb2O5或NbO2)、氧化钌(RuO2)或氧化钛(TiO2)等。
在一种可能的实现方式中，氧的阻挡层可以包括但不限于氮化钨(WN)、氮化钛(TiN)或氮化钽(TaN)等。
值得注意的是，由于氧的阻挡层的电导率一般大于氧的储蓄层的电导率，因此，构成氧的阻挡层的导电化合物材料并不包含构成氧的储蓄层的导电氧化物材料。
在一种可能的实现方式中，铁电层的材料可以包括但不限于氧化铪(HfO2)、氧化锆(ZrO2)、铪锆氧化物(HfZrO，HZO)中的至少一种，或者，掺杂La、Gd、Y、Al、Sr、Ce、Ti至少一种的氧化铪、氧化锆或铪锆氧化物等。
在一种可能的实现方式中，铁电层具体可以包括：氧化铪和氧化锆单层分子交织(alloy)结构，或者，氧化铪和氧化锆交替的叠层(laminated)结构，或者，富Hf元素的铪锆氧化物与富Zr元素的铪锆氧化物交替的叠层结构。
在一种可能的实现方式中，铁电存储单元还可以包括相对设置的第一电极(也可以称为顶电极或上电极)和第二电极(也可以称为底电极或下电极)，铁电层、插入的氧的储蓄层和插入的氧的阻挡层均位于第一电极和第二电极之间。
在一种可能的实现方式中，第一电极和第二电极的材料可以包括但不限于钨(W)、钛(Ti)、铜(Cu)、铝(Al)、钌(Ru)、铂(Pt)、铱(Ir)、氮化钨(WN)、氮化钛(TiN)和氮化钽(TaN)等。第一电极和第二电极的材料一般使用与铁电层选用的材料热膨胀系数差别较大的导电材料，第一电极和第二电极的材料可以相同也可以不同。
在一种可能的实现方式中，在第一电极和铁电层之间可以仅插入氧的阻挡层；或者，在第一电极和铁电层之间也可以仅插入氧的储蓄层；或者，在第一电极和铁电层之间也可以同时插入堆叠设置的氧的阻挡层或氧的储蓄层，氧的储蓄层与铁电层接触设置，氧的阻挡层与第一电极接触设置。
在一种可能的实现方式中，在第二电极和铁电层之间可以仅插入氧的阻挡层；或者，在第二电极和铁电层之间也可以仅设置氧的储蓄层；或者，在第二电极和铁电层之间也可以同时插入堆叠设置氧的阻挡层和氧的储蓄层，氧的储蓄层与铁电层接触设置，氧的阻挡层与第二电极接触设置。
在一种可能的实现方式中，在铁电层的两侧均可以插入氧的阻挡层和/或氧的储蓄层，这样在铁电层两侧均不易形成氧空位缺陷通路，减少击穿的概率，提高耐久可靠性。
在一种可能的实现方式中，在铁电层的两侧插入的膜层可以对称设置。例如，可以在铁电层的两侧同时插入氧的储蓄层和氧的阻挡层，具体可以使用物理气相沉积(physical vapor deposition，PVD)、化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)或原子层沉积(atomic layer deposition，ALD)等薄膜沉积方式，依次沉积第二电极、氧的阻挡层、氧的储蓄层、铁电层、氧的储蓄层、氧的阻挡层和第一电极，得到铁电存储单元。又如，可以在铁电层的两侧仅同时插入氧的储蓄层，具体可以使用PVD、CVD或ALD等薄膜沉积方式，依次沉积第二电极、氧的储蓄层、铁电层、氧的储蓄层和第一电极，得到铁电存储单元。又如，可以在铁电层的两侧仅同时插入氧的阻挡层，具体可以使用PVD、CVD或ALD等薄膜沉积方式，依次沉积第二电极、氧的阻挡层、铁电层、氧的阻挡层和第一电极，得到铁电存储单元。
在一种可能的实现方式中，在铁电层的两侧插入的膜层也可以非对称设置。例如，可以在铁电层的两侧分别插入氧的阻挡层和氧的储蓄层，具体可以使用PVD、CVD或ALD等薄膜沉积方式，依次沉积第二电极、氧的阻挡层、铁电层、氧的储蓄层和第一电极，得到铁电存储单元，或者，依次沉积第二电极、氧的储蓄层、铁电层、氧的阻挡层和第一电极，得到铁电存储单元。又如，可以在铁电层靠近第一电极的一侧同时插入氧的阻挡层和氧的储蓄层，靠近第二电极的一侧仅插入氧的阻挡层或氧的储蓄层，具体可以使用PVD、CVD或ALD等薄膜沉积方式，依次沉积第二电极、氧的阻挡层、铁电层、氧的储蓄层、氧的阻挡层和第一电极，得到铁电存储单元，或者，依次沉积第二电极、氧的储蓄层、铁电层、氧的储蓄层、氧的阻挡层和第一电极，得到铁电存储单元。又如，可以在铁电层靠近第二电极的一侧同时插入氧的阻挡层和氧的储蓄层，靠近第一电极的一侧仅插入氧的阻挡层或氧的储蓄层，具体可以使用PVD、CVD或ALD等薄膜沉积方式，依次沉积第二电极、氧的阻挡层、氧的储蓄层、铁电层、氧的阻挡层和第一电极，得到铁电存储单元，或者，依次沉积第二电极、氧的阻挡层、氧的储蓄层、铁电层、氧的储蓄层和第一电极，得到铁电存储单元。
在一种可能的实现方式中，可以仅在铁电层的单侧插入氧的阻挡层和/或氧的储蓄层，这样在铁电层的一侧不易形成氧空位缺陷通路，也可以减少击穿的概率，提高耐久可靠性。例如，可以在铁电层的一侧同时插入氧的阻挡层和氧的储蓄层，具体可以使用PVD、CVD或ALD等薄膜沉积方式，依次沉积第二电极、铁电层、氧的储蓄层、氧的阻挡层和第一电极，得到铁电存储单元，或者，依次沉积第二电极、氧的阻挡层、氧的储蓄层、铁电层和第一电极，得到铁电存储单元。又如，可以在铁电层的一侧仅插入氧的储蓄层，具体可以使用PVD、CVD或ALD等薄膜沉积方式，依次沉积第二电极、铁电层、氧的储蓄层和第一电极，得到铁电存储单元，或者，依次沉积第二电极、氧的储蓄层、铁电层和第一电极，得到铁电存储单元。又如，可以在铁电层的一侧仅插入氧的阻挡层，具体可以使用PVD、CVD或ALD等薄膜沉积方式，依次沉积第二电极、铁电层、氧的阻挡层和第一电极，得到铁电存储单元，或者，依次沉积第二电极、氧的阻挡层、铁电层和第一电极，得到铁电存储单元。
在一种可能的实现方式中，由于氧的阻挡层的电阻率更接近于金属的电阻率，因此，在铁电层的至少一侧设置复用作为电极的氧的阻挡层，即舍弃第一电极和/或第二电极，使用氧的阻挡层的导电特性代替电极。
在一种可能的实现方式中，在铁电层的两侧均插入氧的阻挡层时，氧的阻挡层可以代替第一电极和第二电极。例如，在铁电层的两侧插入的膜层可以对称设置，具体可以使用PVD、CVD或ALD等薄膜沉积方式，依次沉积氧的阻挡层、氧的储蓄层、铁电层、氧的储蓄层和氧的阻挡层，得到铁电存储单元，或者，依次沉积氧的阻挡层、铁电层和氧的阻挡层，得到铁电存储单元。又如，在铁电层的两侧插入的膜层可以非对称设置，具体可以使用PVD、CVD或ALD等薄膜沉积方式，依次沉积氧的阻挡层、铁电层、氧的储蓄层和氧的阻挡层，得到铁电存储单元，或者，依次沉积氧的阻挡层、氧的储蓄层、铁电层和氧的阻挡层，得到铁电存储单元。
在一种可能的实现方式中，在铁电层靠近第一电极一侧插入的氧的阻挡层可以代替第一电极。例如，在铁电层靠近第二电极一侧也可以插入氧的阻挡层但同时设置第二电极，具体可以使用PVD、CVD或ALD等薄膜沉积方式，依次沉积第二电极、氧的阻挡层、氧的储蓄层、铁电层、氧的储蓄层和氧的阻挡层，得到铁电存储单元，或者，依次沉积第二电极、氧的阻挡层、氧的储蓄层、铁电层和氧的阻挡层，得到铁电存储单元，或者，依次沉积第二电极、氧的阻挡层、铁电层、氧的储蓄层和氧的阻挡层，得到铁电存储单元，或者，依次沉积第二电极、氧的阻挡层、铁电层和氧的阻挡层，得到铁电存储单元。又如，在铁电层靠近第二电极一侧也可以不插入氧的阻挡层，具体可以使用PVD、CVD或ALD等薄膜沉积方式，依次沉积第二电极、氧的储蓄层、铁电层、氧的储蓄层和氧的阻挡层，得到铁电存储单元，或者，依次沉积第二电极、氧的储蓄层、铁电层和氧的阻挡层，得到铁电存储单元，或者，依次沉积第二电极、铁电层、氧的储蓄层和氧的阻挡层，得到铁电存储单元，或者，依次沉积第二电极、铁电层和氧的阻挡层，得到铁电存储单元。
在一种可能的实现方式中，在铁电层靠近第二电极一侧插入的氧的阻挡层可以代替第二电极。例如，在铁电层靠近第一电极一侧也可以插入氧的阻挡层但同时设置第一电极，具体可以使用PVD、CVD或ALD等薄膜沉积方式，依次沉积氧的阻挡层、氧的储蓄层、铁电层、氧的储蓄层、氧的阻挡层和第一电极，得到铁电存储单元，或者，依次沉积氧的阻挡层、氧的储蓄层、铁电层、氧的阻挡层和第一电极，得到铁电存储单元，或者，依次沉积氧的阻挡层、铁电层、氧的储蓄层、氧的阻挡层和第一电极，得到铁电存储单元，或者，依次沉积氧的阻挡层、铁电层、氧的阻挡层和第一电极，得到铁电存储单元。又如，在铁电层靠近第一电极一侧也可以不插入氧的阻挡层，具体可以使用PVD、CVD或ALD等薄膜沉积方式，依次沉积氧的阻挡层、氧的储蓄层、铁电层、氧的储蓄层和第一电极，得到铁电存储单元，或者，依次沉积氧的阻挡层、氧的储蓄层、铁电层和第一电极，得到铁电存储单元，或者，依次沉积氧的阻挡层、铁电层、氧的储蓄层和第一电极，得到铁电存储单元，或者，依次沉积氧的阻挡层、铁电层和第一电极，得到铁电存储单元。
第二方面，本申请实施例还提供了一种存储器，包括控制电路和多个如第一方面或第一方面的各种实施方式所述的铁电存储单元，该控制电路与各铁电存储单元电连接。具体地，可以通过控制电路向铁电存储单元极施加电压，以控制铁电存储单元实现读写操作。
第三方面，本申请实施例还提供了一种电子设备，包括电路板，以及与该电路板耦合的、如第二方面的实施方式所提供的存储器。该电子设备可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、可穿戴设备、车载设备等电子设备，当然也可以是其他电子设备，在此不作限定。
上述第二方面和第三方面可以达到的技术效果可以参照上述第一方面中任一可能设计可以达到的技术效果说明，这里不再重复赘述。
附图说明
图1为现有的铁电存储单元的剖面结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种铁电存储单元的剖面结构示意图；
图3为本申请实施例提供的另一种铁电存储单元的剖面结构示意图；
图4为本申请实施例提供的又一种铁电存储单元的剖面结构示意图；
图5为本申请实施例提供的又一种铁电存储单元的剖面结构示意图；
图6为本申请实施例提供的又一种铁电存储单元的剖面结构示意图；
图7为本申请实施例提供的又一种铁电存储单元的剖面结构示意图；
图8为本申请实施例提供的又一种铁电存储单元的剖面结构示意图；
图9为本申请实施例提供的又一种铁电存储单元的剖面结构示意图；
图10为本申请实施例提供的又一种铁电存储单元的剖面结构示意图；
图11为本申请实施例提供的又一种铁电存储单元的剖面结构示意图；
图12为本申请实施例提供的又一种铁电存储单元的剖面结构示意图；
图13为本申请实施例提供的又一种铁电存储单元的剖面结构示意图；
图14为本申请实施例提供的又一种铁电存储单元的剖面结构示意图；
图15为本申请实施例提供的又一种铁电存储单元的剖面结构示意图；
图16为本申请实施例提供的又一种铁电存储单元的剖面结构示意图；
图17为本申请实施例提供的又一种铁电存储单元的剖面结构示意图；
图18为本申请实施例提供的又一种铁电存储单元的剖面结构示意图；
图19为本申请实施例提供的又一种铁电存储单元的剖面结构示意图；
图20为本申请实施例提供的又一种铁电存储单元的剖面结构示意图；
图21为本申请实施例提供的又一种铁电存储单元的剖面结构示意图；
图22为本申请实施例提供的又一种铁电存储单元的剖面结构示意图；
图23为本申请实施例提供的又一种铁电存储单元的剖面结构示意图；
图24为本申请实施例提供的又一种铁电存储单元的剖面结构示意图；
图25为本申请实施例提供的又一种铁电存储单元的剖面结构示意图；
图26为本申请实施例提供的又一种铁电存储单元的剖面结构示意图；
图27为本申请实施例提供的又一种铁电存储单元的剖面结构示意图；
图28为本申请实施例提供的又一种铁电存储单元的剖面结构示意图；
图29为本申请实施例提供的又一种铁电存储单元的剖面结构示意图；
图30为本申请实施例提供的又一种铁电存储单元的剖面结构示意图；
图31为本申请实施例提供的又一种铁电存储单元的剖面结构示意图；
图32为本申请实施例提供的又一种铁电存储单元的剖面结构示意图；
图33为本申请实施例提供的又一种铁电存储单元的剖面结构示意图；
图34为本申请实施例提供的又一种铁电存储单元的剖面结构示意图；
图35为本申请实施例提供的又一种铁电存储单元的剖面结构示意图；
图36为本申请实施例提供的又一种铁电存储单元的剖面结构示意图；
图37为本申请实施例提供的铁电存储单元中铁电层的一种结构示意图；
图38为本申请实施例提供的铁电存储单元中铁电层的另一种结构示意图。
附图标记说明：
01-第一电极，02-第二电极，03-铁电层，04-氧的储蓄层，05-氧的阻挡层。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。
应注意的是，在本说明书中，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。本申请中所描述的表达位置与方向的词，均是以附图为例进行的说明，但根据需要也可以做出改变，所做改变均包含在本发明保护范围内。本申请的附图仅用于示意相对位置关系不代表真实比例。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
为了方便理解本申请实施例提供的技术方案，下面介绍一下其应用场景。存储单元是存储器中具有数据存储和读写功能的最小单元，可以用于存储一个最小信息单位，即1比特数据(例如0或1)，也就是一个二进制位。通过多个存储单元，可以实现多个二进制位数据的存储。具体地，本申请实施例中，一个存储单元用于存储一个二进制位。本申请提供的存储器可用于手机、平板电脑、笔记本电脑、可穿戴设备、车载设备等电子设备中的数据存储，当然也可以应用于其他电子设备，在此不作限定。
下面结合附图来说明本申请技术方案中的铁电存储单元、存储器及电子设备。
图1示例性示出了现有的铁电存储单元的剖面结构示意图。参照图1，现有的铁电存储单元包括，第一电极01(也可以称为顶电极或上电极)和第二电极02(也可以称为底电极或下电极)，以及位于第一电极01和第二电极02之间且与电极直接接触的铁电层03。在铁电存储单元使用的过程中，氧原子容易从铁电层03扩散到电极中，导致铁电层03中产生更多的氧空位缺陷。
基于此，本申请实施例提供的铁电存储单元，在铁电层的一侧引入至少一层第一氧的阻挡层和至少一层第一氧的储蓄层来改善电极与铁电层之间界面的结构，其中，至少一层第一氧的储蓄层与所述铁电层相邻，第一氧的储蓄层包括导电氧化物，第一氧的阻挡层包括导电化合物，第一氧的阻挡层的电导率大于第一氧的储蓄层的电导率。在铁电层的一侧引入至少一层第一氧的阻挡层和至少一层第一氧的储蓄层，一方面可以减少在铁电层一侧氧空位的生成，降低高温下产生的偏置电场，提高耐高温特性，另一方面在铁电层一侧不易形成氧空位缺陷通路，减少击穿的概率，提高耐久可靠性，因此可以有效改善存储保持能力(retention)和耐久性(endurance)的易于击穿问题。
在本申请一个实施例中，在铁电层的另一侧也可以引入至少一层第二氧的阻挡层和/或至少一层第二氧的储蓄层来改善电极与铁电层之间界面的结构，一方面可以减少在铁电层另一侧氧空位的生成，降低高温下产生的偏置电场，提高耐高温特性，另一方面在铁电层另一侧不易形成氧空位缺陷通路，减少击穿的概率，提高耐久可靠性，因此可以有效改善存储保持能力和耐久性的易于击穿问题。具体地，可以包括：位于铁电层另一侧的至少一层第二氧的储蓄层；或，位于铁电层另一侧的至少一层第二氧的阻挡层；或，位于铁电层另一侧的至少一层第二氧的阻挡层和至少一层第二氧的阻挡层，至少一层第二氧的储蓄层与铁电层相邻；其中，第二氧的储蓄层包括导电氧化物，第二氧的阻挡层包括导电化合物，第二氧的阻挡层的电导率大于第二氧的储蓄层的电导率。
为了方便表述，下面统一将第一氧的储蓄层和第二氧的储蓄层称为氧的储蓄层，统一将第一氧的阻挡层和第二氧的阻挡层称为氧的储蓄层。
本申请提出通过插入氧的阻挡层和/或氧的储蓄层来优化界面的铁电存储单元，不仅可用于MFM结构中，还可以用于如金属-铁电体-绝缘体-半导体(metal-ferroelectric-insulator-semiconductor，MFIS)等其他结构中。本申请实施例可以应用于铁电存储器在高温下工作环境下需要频繁读写场景下的使用，铁电存储单元可落地于智能终端，如手机、平板、电脑等电子设备，进行程序和数据的保存、备份。
图2至图36分别示例性示出了本申请实施例提供的各种铁电存储单元的剖面结构示意图。参照图2至图36，在铁电存储单元中插入的氧的储蓄层04可以包括导电氧化物，导电氧化物可以减少铁电层03中氧原子扩散，控制器件中氧空位的数量不会过多，从而减少高温下氧空位在单侧电极聚集，并降低氧空位连通击穿通路导致器件失效的情形，显著提升铁电存储单元的耐高温性和耐久性。
具体地，在铁电存储单元中插入的氧的阻挡层05可以包括导电化合物，且氧的阻挡层05的电导率一般大于氧的储蓄层04的电导率，导电化合物可以与扩散的氧原子形成紧密的化学键，防止氧原子继续深入至电极进行扩散，把氧原子锁住在界面处，控制器件中氧空位的数量不会过多，从而减少高温下氧空位在单侧电极聚集，并降低氧空位连通击穿通路导致器件失效的情形，显著提升铁电存储单元的耐高温性和耐久性。
在本申请一个实施例中，氧的阻挡层05的电阻率可以控制在1×10-7Ω·m-1×10-3Ω·m量级，氧的储蓄层04的电阻率可以控制在1×10-4Ω·m-1×104Ω·m量级。比较得知，氧的阻挡层05的电阻率更接近于金属的电阻率，氧的储蓄层04的电阻率会稍高一些，但是与真正的绝缘层(例如氧化硅(SiO2)和氧化铪(HfO2)等)的电阻率远大于1010Ω·m相比，无论是氧的阻挡层05还是氧的储蓄层04均可以认为具有导电特性。由于插入的氧的阻挡层05和氧的储蓄层04均具有导电特性，因此不会出现对铁电层03分压的问题。
在本申请一个实施例中，氧的储蓄层04的材料可以包括但不限于氧化铌(Nb2O5或NbO2)、氧化钌(RuO2)或氧化钛(TiO2)等。
在本申请一个实施例中，氧的阻挡层05可以包括但不限于氮化钨(WN)、氮化钛(TiN)或氮化钽(TaN)等。
值得注意的是，由于氧的阻挡层05的电导率一般大于氧的储蓄层04的电导率，因此，构成氧的阻挡层05的导电化合物材料并不包含构成氧的储蓄层04的导电氧化物材料。
在本申请一个实施例中，铁电层03的材料可以包括但不限于氧化铪(HfO2)、氧化锆(ZrO2)、铪锆氧化物(HfZrO，HZO)中的至少一种，或者，掺杂La、Gd、Y、Al、Sr、Ce、Ti至少一种的氧化铪、氧化锆或铪锆氧化物等。
图37示例性示出了本申请实施例提供的铁电存储单元中铁电层03的一种结构示意图；
图38示例性示出了本申请实施例提供的铁电存储单元中铁电层03的另一种结构示意图。在本申请一个实施例中，铁电层03具体可以包括：氧化铪和氧化锆单层分子交织(alloy)结构，或者，参照图37，氧化铪和氧化锆交替的叠层(laminated)结构，或者，参照图38，富Hf元素的铪锆氧化物与富Zr元素的铪锆氧化物交替的叠层结构。
参照图2至图16，在本申请一个实施例中，铁电存储单元还可以包括相对设置的第一电极01(也可以称为顶电极或上电极)和第二电极02(也可以称为底电极或下电极)，铁电层03、插入的氧的储蓄层04和插入的氧的阻挡层05均位于第一电极01和第二电极02之间。
在本申请一个实施例中，第一电极01和第二电极02的材料可以包括但不限于钨(W)、钛(Ti)、铜(Cu)、铝(Al)、钌(Ru)、铂(Pt)、铱(Ir)、氮化钨(WN)、氮化钛(TiN)和氮化钽(TaN)等。第一电极01和第二电极02的材料一般使用与铁电层03选用的材料热膨胀系数差别较大的导电材料，第一电极01和第二电极02的材料可以相同也可以不同。
在本申请一个实施例中，参照图4、图6、图9、图15，在第一电极01和铁电层03之间可以仅插入氧的阻挡层05；或者，参照图3、图5、图10、图13，在第一电极01和铁电层03之间也可以仅插入氧的储蓄层04；或者，参照图2、图7、图8、图11，在第一电极01和铁电层03之间也可以同时插入堆叠设置的氧的阻挡层05或氧的储蓄层04，氧的储蓄层04与铁电层03接触设置，氧的阻挡层05与第一电极01接触设置。
在本申请一个实施例中，参照图4、图5、图7、图16，在第二电极02和铁电层03之间可以仅插入氧的阻挡层05；或者，参照图3、图6、图8、图14，在第二电极02和铁电层03之间也可以仅设置氧的储蓄层04；或者，参照图2、图9、图10、图12，在第二电极02和铁电层03之间也可以同时插入堆叠设置氧的阻挡层05和氧的储蓄层04，氧的储蓄层04与铁电层03接触设置，氧的阻挡层05与第二电极02接触设置。
参照图2至图10，在本申请一个实施例中，在铁电层03的两侧均可以插入氧的阻挡层05和/或氧的储蓄层04，这样在铁电层03两侧均不易形成氧空位缺陷通路，减少击穿的概率，提高耐久可靠性。
参照图2至图4，在本申请一个实施例中，在铁电层03的两侧插入的膜层可以对称设置。例如，参照图2，可以在铁电层03的两侧同时插入氧的储蓄层04和氧的阻挡层05，具体可以使用物理气相沉积(physical vapor deposition，PVD)、化学气相沉积(chemicalvapor deposition，CVD)或原子层沉积(atomic layer deposition，ALD)等薄膜沉积方式，依次沉积第二电极02、氧的阻挡层05、氧的储蓄层04、铁电层03、氧的储蓄层04、氧的阻挡层05和第一电极01，得到铁电存储单元。又如，参照图3，可以在铁电层03的两侧仅同时插入氧的储蓄层04，具体可以使用PVD、CVD或ALD等薄膜沉积方式，依次沉积第二电极02、氧的储蓄层04、铁电层03、氧的储蓄层04和第一电极01，得到铁电存储单元。又如，参照图4，可以在铁电层03的两侧仅同时插入氧的阻挡层05，具体可以使用PVD、CVD或ALD等薄膜沉积方式，依次沉积第二电极02、氧的阻挡层05、铁电层03、氧的阻挡层05和第一电极01，得到铁电存储单元。
参照图5至图10，在本申请一个实施例中，在铁电层03的两侧插入的膜层也可以非对称设置。例如，参照图5和图6，可以在铁电层03的两侧分别插入氧的阻挡层05和氧的储蓄层04，具体可以使用PVD、CVD或ALD等薄膜沉积方式，依次沉积第二电极02、氧的阻挡层05、铁电层03、氧的储蓄层04和第一电极01，得到图5所示的铁电存储单元，或者，依次沉积第二电极02、氧的储蓄层04、铁电层03、氧的阻挡层05和第一电极01，得到图6所示的铁电存储单元。又如，参照图7和图8，可以在铁电层03靠近第一电极01的一侧同时插入氧的阻挡层05和氧的储蓄层04，靠近第二电极02的一侧仅插入氧的阻挡层05或氧的储蓄层04，具体可以使用PVD、CVD或ALD等薄膜沉积方式，依次沉积第二电极02、氧的阻挡层05、铁电层03、氧的储蓄层04、氧的阻挡层05和第一电极01，得到图7所示的铁电存储单元，或者，依次沉积第二电极02、氧的储蓄层04、铁电层03、氧的储蓄层04、氧的阻挡层05和第一电极01，得到图8所示的铁电存储单元。又如，参照图9和图10，可以在铁电层03靠近第二电极02的一侧同时插入氧的阻挡层05和氧的储蓄层04，靠近第一电极01的一侧仅插入氧的阻挡层05或氧的储蓄层04，具体可以使用PVD、CVD或ALD等薄膜沉积方式，依次沉积第二电极02、氧的阻挡层05、氧的储蓄层04、铁电层03、氧的阻挡层05和第一电极01，得到图9所示的铁电存储单元，或者，依次沉积第二电极02、氧的阻挡层05、氧的储蓄层04、铁电层03、氧的储蓄层04和第一电极01，得到图10所示的铁电存储单元。
参照图11至图16，在本申请一个实施例中，可以仅在铁电层03的单侧插入氧的阻挡层05和/或氧的储蓄层04，这样在铁电层03的一侧不易形成氧空位缺陷通路，也可以减少击穿的概率，提高耐久可靠性。例如，参照图11和图12，可以在铁电层03的一侧同时插入氧的阻挡层05和氧的储蓄层04，具体可以使用PVD、CVD或ALD等薄膜沉积方式，依次沉积第二电极02、铁电层03、氧的储蓄层04、氧的阻挡层05和第一电极01，得到图11所示的铁电存储单元，或者，依次沉积第二电极02、氧的阻挡层05、氧的储蓄层04、铁电层03和第一电极01，得到图12所示的铁电存储单元。又如，参照图13至图14，可以在铁电层03的一侧仅插入氧的储蓄层04，具体可以使用PVD、CVD或ALD等薄膜沉积方式，依次沉积第二电极02、铁电层03、氧的储蓄层04和第一电极01，得到图13所示的铁电存储单元，或者，依次沉积第二电极02、氧的储蓄层04、铁电层03和第一电极01，得到图14所示的铁电存储单元。又如，参照图15至图16，可以在铁电层03的一侧仅插入氧的阻挡层05，具体可以使用PVD、CVD或ALD等薄膜沉积方式，依次沉积第二电极02、铁电层03、氧的阻挡层05和第一电极01，得到图15所示的铁电存储单元，或者，依次沉积第二电极02、氧的阻挡层05、铁电层03和第一电极01，得到图16所示的铁电存储单元。
参照图17至图36，在本申请一个实施例中，由于氧的阻挡层05的电阻率更接近于金属的电阻率，因此，在铁电层03的至少一侧设置复用作为电极的氧的阻挡层05，即舍弃第一电极01和/或第二电极02，使用氧的阻挡层05的导电特性代替电极。
参照图17至图20，在本申请一个实施例中，在铁电层03的两侧均插入氧的阻挡层05时，氧的阻挡层05可以代替第一电极01和第二电极02。例如，参照图17和图18，在铁电层03的两侧插入的膜层可以对称设置，具体可以使用PVD、CVD或ALD等薄膜沉积方式，依次沉积氧的阻挡层05、氧的储蓄层04、铁电层03、氧的储蓄层04和氧的阻挡层05，得到图17所示的铁电存储单元，或者，依次沉积氧的阻挡层05、铁电层03和氧的阻挡层05，得到图18所示的铁电存储单元。又如，参照图19和图20，在铁电层03的两侧插入的膜层可以非对称设置，具体可以使用PVD、CVD或ALD等薄膜沉积方式，依次沉积氧的阻挡层05、铁电层03、氧的储蓄层04和氧的阻挡层05，得到图19所示的铁电存储单元，或者，依次沉积氧的阻挡层05、氧的储蓄层04、铁电层03和氧的阻挡层05，得到图20所示的铁电存储单元。
参照图21至图28，在本申请一个实施例中，在铁电层03靠近第一电极01一侧插入的氧的阻挡层05可以代替第一电极01。例如，参照图21至图24，在铁电层03靠近第二电极02一侧也可以插入氧的阻挡层05但同时设置第二电极02，具体可以使用PVD、CVD或ALD等薄膜沉积方式，依次沉积第二电极02、氧的阻挡层05、氧的储蓄层04、铁电层03、氧的储蓄层04和氧的阻挡层05，得到图21所示的铁电存储单元，或者，依次沉积第二电极02、氧的阻挡层05、氧的储蓄层04、铁电层03和氧的阻挡层05，得到图22所示的铁电存储单元，或者，依次沉积第二电极02、氧的阻挡层05、铁电层03、氧的储蓄层04和氧的阻挡层05，得到图23所示的铁电存储单元，或者，依次沉积第二电极02、氧的阻挡层05、铁电层03和氧的阻挡层05，得到图24所示的铁电存储单元。又如，参照图25至图28，在铁电层03靠近第二电极02一侧也可以不插入氧的阻挡层05，具体可以使用PVD、CVD或ALD等薄膜沉积方式，依次沉积第二电极02、氧的储蓄层04、铁电层03、氧的储蓄层04和氧的阻挡层05，得到图25所示的铁电存储单元，或者，依次沉积第二电极02、氧的储蓄层04、铁电层03和氧的阻挡层05，得到图26所示的铁电存储单元，或者，依次沉积第二电极02、铁电层03、氧的储蓄层04和氧的阻挡层05，得到图27所示的铁电存储单元，或者，依次沉积第二电极02、铁电层03和氧的阻挡层05，得到图28所示的铁电存储单元。
参照图29至图36，在本申请一个实施例中，在铁电层03靠近第二电极02一侧插入的氧的阻挡层05可以代替第二电极02。例如，参照图29至图32，在铁电层03靠近第一电极01一侧也可以插入氧的阻挡层05但同时设置第一电极01，具体可以使用PVD、CVD或ALD等薄膜沉积方式，依次沉积氧的阻挡层05、氧的储蓄层04、铁电层03、氧的储蓄层04、氧的阻挡层05和第一电极01，得到图29所示的铁电存储单元，或者，依次沉积氧的阻挡层05、氧的储蓄层04、铁电层03、氧的阻挡层05和第一电极01，得到图30所示的铁电存储单元，或者，依次沉积氧的阻挡层05、铁电层03、氧的储蓄层04、氧的阻挡层05和第一电极01，得到图31所示的铁电存储单元，或者，依次沉积氧的阻挡层05、铁电层03、氧的阻挡层05和第一电极01，得到图32所示的铁电存储单元。又如，参照图33至图36，在铁电层03靠近第一电极01一侧也可以不插入氧的阻挡层05，具体可以使用PVD、CVD或ALD等薄膜沉积方式，依次沉积氧的阻挡层05、氧的储蓄层04、铁电层03、氧的储蓄层04和第一电极01，得到图33所示的铁电存储单元，或者，依次沉积氧的阻挡层05、氧的储蓄层04、铁电层03和第一电极01，得到图34所示的铁电存储单元，或者，依次沉积氧的阻挡层05、铁电层03、氧的储蓄层04和第一电极01，得到图35所示的铁电存储单元，或者，依次沉积氧的阻挡层05、铁电层03和第一电极01，得到图36所示的铁电存储单元。
本申请实施例提供的铁电存储单元，在加入氧的阻挡层05和/或氧的储蓄层04后，降低了由于界面氧空位导致的退极化场，使得铁电层03的矫顽电场更低。参照表1，对于6nm减薄的铁电存储单元，可以将操作电压从1.8V-2.4V的范围降低到1.2V-1.5V的范围，操作电压降幅达30％，大幅降低了功耗，达到低功耗节能的目的。并且，在加入氧的阻挡层05和/或氧的储蓄层04后，可以降低氧空位引入的偏置电场，对于高温下器件的存储能力也有提升，大幅降低了存储的铁电极化的丢失。在工业级85℃高温烘烤后，本申请实施例提供的铁电存储单元的正向读取窗口从30％的存储丢失可以降低到零存储丢失，达到了10年存储要求。而在车规级105℃高温下，本申请实施例提供的铁电存储单元也可以达到了10年存储要求。此外，在加入氧的阻挡层05和/或氧的储蓄层04后，降低了矫顽电场(EC)，同时增加了抗击穿电场能力(EBD)，因此进一步降低了EC与EBD的比值，在使用相同的操作电压下，铁电层03的耐久性有直接的提高，而且由于具备较低的矫顽电场，存在继续降低操作电场的空间，从而获得更大的耐久性(endurance)收益。
总之，本申请实施例提供的铁电存储单元在低操作电场、存储能力、耐久性能均有提升。
表1：6nm减薄铁电存储单元的器件性能对比
相应地，本申请还提供了一种存储器，包括多个铁电存储单元和与各铁电存储单元电连接的控制电路。具体地，可以通过控制电路向铁电存储单元施加电压，以控制铁电存储单元实现读写操作。该铁电存储单元可以是本申请上述任一种实施例提供的铁电存储单元。
相应地，本申请还提供了一种电子设备，包括电路板和与电路板耦合的存储器。该电子设备可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、可穿戴设备、车载设备等电子设备，当然也可以是其他电子设备，在此不作限定。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (14)

1.一种铁电存储单元，其特征在于，包括铁电层，和位于所述铁电层一侧的至少一层第一氧的储蓄层和至少一层第一氧的阻挡层，所述至少一层第一氧的储蓄层与所述铁电层相邻，所述第一氧的储蓄层包括导电氧化物，所述第一氧的阻挡层包括导电化合物，所述第一氧的阻挡层的电导率大于所述第一氧的储蓄层的电导率。
2.如权利要求1所述的铁电存储单元，其特征在于，还包括：
位于所述铁电层另一侧的至少一层第二氧的储蓄层；或，
位于所述铁电层另一侧的至少一层第二氧的阻挡层；或，
位于所述铁电层另一侧的至少一层第二氧的阻挡层和至少一层第二氧的阻挡层，所述至少一层第二氧的储蓄层与所述铁电层相邻；
所述第二氧的储蓄层包括导电氧化物，所述第二氧的阻挡层包括导电化合物，所述第二氧的阻挡层的电导率大于所述第二氧的储蓄层的电导率。
3.如权利要求2所述的铁电存储单元，其特征在于，还包括：相对设置的第一电极和第二电极，所述铁电层、所述第一氧的储蓄层、所述第二氧的储蓄层、所述第一氧的阻挡层和所述第二氧的阻挡层均位于所述第一电极和第二电极之间。
4.如权利要求1或2所述的铁电存储单元，其特征在于，位于所述铁电层一侧的所述第一氧的阻挡层复用作为电极。
5.如权利要求2所述的铁电存储单元，其特征在于，位于所述铁电层另一侧的所述第二氧的阻挡层复用作为电极。
6.如权利要求1-5任一项所述的铁电存储单元，其特征在于，所述第一氧的阻挡层和所述第二氧的阻挡层的电阻率为1×10-7Ω·m-1×10-3Ω·m。
7.如权利要求1-6任一项所述的铁电存储单元，其特征在于，所述第一氧的储蓄层和所述第二氧的储蓄层的电阻率为1×10-4Ω·m-1×104Ω·m。
8.如权利要求1-7任一项所述的铁电存储单元，其特征在于，所述第一氧的储蓄层和第二氧的储蓄层的材料包括氧化铌、氧化钌或氧化钛。
9.如权利要求1-8任一项所述的铁电存储单元，其特征在于，所述第一氧的阻挡层和第二氧的阻挡层的材料包括氮化钨、氮化钛或氮化钽。
10.如权利要求3所述的铁电存储单元，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极的材料包括钨、钛、铜、铝、钌、铂、铱、氮化钨、氮化钛或氮化钽。
11.如权利要求1-10任一项所述的铁电存储单元，其特征在于，所述铁电层的材料包括氧化铪、氧化锆、铪锆氧化物中的至少一种，或，掺杂La、Gd、Y、Al、Sr、Ce、Ti至少一种的氧化铪、氧化锆或铪锆氧化物。
12.如权利要求11所述的铁电存储单元，其特征在于，所述铁电层包括：氧化铪和氧化锆单层分子交织结构，或，氧化铪和氧化锆交替的叠层结构，或，富Hf元素的铪锆氧化物与富Zr元素的铪锆氧化物交替的叠层结构。
13.一种存储器，其特征在于，包括多个如权利要求1-12任一项所述的铁电存储单元和与各所述铁电存储单元电连接的控制电路。
14.一种电子设备，其特征在于，包括电路板，以及与所述电路板耦合的、如权利要求13所述的存储器。
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CN102683583B (zh) * 2011-03-15 2014-04-09 北京大学 单极阻变存储器及其制造方法
KR20190008047A (ko) * 2017-07-14 2019-01-23 에스케이하이닉스 주식회사 강유전성 메모리 소자
JP2019057621A (ja) * 2017-09-21 2019-04-11 東芝メモリ株式会社 記憶装置
WO2021112247A1 (ja) * 2019-12-04 2021-06-10 国立大学法人東京工業大学 不揮発性記憶装置、不揮発性記憶素子及びその製造方法
KR20210085460A (ko) * 2019-12-30 2021-07-08 삼성전자주식회사 강유전성의 커패시터, 트랜지스터, 메모리 소자 및 강유전성의 커패시터의 제조방법

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